SUJETS PROPOSES POUR 1997 LECONS DE CHIMIE

1- Exemples d'ions monoatomiques et polyatomiques. Tests d'identification, application à l'étude de la composition d'un engrais.

(2nde générale et technologique)

2- Etude d'un engrais azoté: le nitrate d'ammonium, de sa fabrication à son utilisation.

(2nde générale et technologique)

3- Classification périodique des éléments. Illustration des analogies et des différences de propriétés dans une colonne du tableau périodique.

(2nde générale et technologique)

4- Notion d'élément chimique-, conservation au cours de réactions chimiques: exemple du cuivre.

(2nde générale et technologique)

5- Notion d'élément chimique-, conservation au cours de réactions chimiques: exemple du soufre.

(2nde générale et technologique)

6- Notion d'élément chimique-, conservation au cours de réactions chimiques: exemple de l'azote.

(2nde générale et technologique)

7- Les alcènes: obtention-, propriétés-, utilisations. (2nde générale et technologique)

8- Réactions de polyaddition: obtention du monomère: fabrication du polymère; utilisations.

(2nde générale et technologique)

9- Etude des propriétés physico-chimiques du dihydrogène. Applications industrielles.

(2nde GT. option techniques des sciences physiques)

10- Etude des propriétés physico-chimiques du dioxygène. Applications industrielles.

(2,cie GT: option techniques des sciences physiques)

1 1 - Etude des propriétés physico-chimiques du fer. Applications industrielles.

(2nde GT-, option techniques des sciences physiques)

12- Couple oydant-réducteur : classification qualitative puis quantitative des couples métal-cation correspondant. (lere scientifique)

13- Action des solutions acides sur les métaux-, place du couple H+aq/H2 dans la classification des couples rédox (aspects qualitatif et quantitatif) , applications. (lere scientifique)

14- Généralisation du concept d'oxydoréduction aux réactions par voie sèche: nombre d'oxydation d'un élément. utilisations. (lere scientifique)

15- Piles et accumulateurs usuels: principe de fonctionnement. (lere scientifique)

16- Exemples d'électrolyse en solution aqueuse; applications industrielles. (lere scientifique)

17- Notion de chaleur de réaction : illustration expérimentale; énergie de liaison; applications. (lere scientifique)

18- Dissolution dans l'eau de composés ionique (lere scientifique)

19- Dissolution dans l'eau de composés molécule (lere scientifique)

20- Les oxydes d'azote: formation-, aspects indu problèmes liés à la pollution. (lere scientifique)

2 1 - Les oxydes de soufre: formation; aspects industriels; problèmes liés à la pollution. (lere scientifique)

22- Oxydation des composés organiques comportant une fonction oxygénée. (lere scientifique)

23- Réactions radiculaires: exemples de réaction chaîne. (lere scientifique [options])

24- Colorants : extractions, synthèses, utilisation (lere scientifique [options])

25- Dosages d'oxydoréduction par iodométrie: principe et applications. (lere scientifique option)

26- Dosages par précipitation: principe et applications. (lere scientifique [options])

27- Principe de la spectrophotométrie UV-visible application aux dosages. (lere scientifique [optio

28- Dosages complexométriques: principe et applications. (lere scientifique [options])

29- Ions complexes: obtention, structure, propriétés. Applications. (lere scientifique [options])

30- Transformation du lactose. L'acide lactique: exemple de composé organique bifonctionnel. (lere sciences médico-sociales)

3 1 - Les savons : mode d'action et préparation à p des triglycérides.(Terminale SMS)

32- Etude de l'eau de Javel, obtention-, propriétés; dosage. (Terminale sciences médico-sociales)

33- Etude de l'eau oxygénée. obtention, propriétés-, dosage. (Terminale sciences médico-sociales)

34- Les acides (x-aminés. Synthèse peptidique. (Terminale sciences médico-sociales)

35- Couple acide-base. Force des acides et des bases en solution aqueuse, rôle du solvant. (Terminale scientifique)

36- Réaction entre un monoacide en solution aqueuse et une base forte. Applications. (Terminale scientifique)

37- Réaction entre une base faible en solution aqueuse et un acide fort. Applications. (Terminale scientifique)

38- L'effet tampon: mise en évidence. applications. (Terminale scientifique)

39- Etude d'une cinétique de réaction (catalyse exclue). (Terminale scientifique)

40- Catalyse et catalyseurs; applications industrielles. (Terminale scientifique)

41- Stéréochimie et réactivité: conformation et configuration. (Terminale scientifique)

42- Structure de Lewis et géométrie de quelques molécules;conséquences. (Terminale scientifique)

43- Utilisations des anhydrides d'acide et des chlorures d'acyle en synthèse organique. (Terminale scientifique)

44- Estérification, hydrolyse et saponification des esters. (Terminale scientifique)

45- L'aspirine : synthèse ; dosage -, formulations. (Terminale scientifique)

46- Les acides dans les boissons : aspects qualitatifs et quantitatifs. (Terminale scientifique- spécialité)

47- Les oses: solubilité, réactivité, dosage. (Terminale scientifique - spécialité)

48- Sucres et édulcorants : exemples du glucose, du saccharose et de l'aspartame. (Terminale scientifique - spécialité)

49- Arômes et conservateurs : synthèse, extraction, dosage. (Terminale scientifique - spécialité)

Rapport sur l'épreuve orale de chimie

L'épreuve

Elle consiste en une leçon de chimie à un niveau imposé (2nde GT, lères S et SMS@ Terminales S et SMS, enseignements de tronc commun, d'options et de spécialités).

Le candidat réfléchira avant toute chose aux objectifs de sa leçon, aux idées essentielles qu'il souhaite illustrer et dégager au cours de son exposé. Il doit s'appuyer sur les acquis des élèves en ayant précisé la situation de sa leçon dans la progression de l'année. Il n'est en aucun cas obligé de suivre l'ordre du programme. Cela peut d'ailleurs lui permettre d'exposer un contenu scientifique plus étoffé ; en particulier certaines leçons peuvent être placées avec profit en fin d'année scolaire. Le jury a malheureusement assisté à de trop nombreuses " leçons de choses dans lesquelles des suites de réactions étaient présentées sans aucune considération de chimie. Le candidat veillera à bien gérer son temps pour traiter l'intégralité de son sujet dans les 50 minutes imparties et à équilibrer les différentes parties de la leçon.

Le jury attend que le candidat fasse preuve de pédagogie en s'adaptant au niveau des élèves et qu'il s'attache à définir correctement tous les concepts nouveaux.

Concernant la forme, il est entendu qu'enthousiasme, dynamisme, conviction... sont très appréciés car ils sont indispensables à un futur enseignant.

Remarques générales sur la leçon

Chimie organique : Il ne faut pas passer trop de temps à faire de la nomenclature. Dans les équations-bilan, on privilégiera les réactions comportant des molécules précises, avec leur nom, plutôt que d'abuser de notations comportant des groupements alkyle R.

Il est conseillé d'utiliser les modèles moléculaires présentés pour passer de la réalité en 3D aux représentations planes (CRAM, FISCHER, NEWMAN ... ) en énonçant le plus précisément possible les règles de tracé.

Réactions chimiques : Il n'est pas utile de passer trop de temps à équilibrer des équations bilan. Si un dosage fait appel à plusieurs réactions, écrire quelques-unes des équations correspondantes devant le jury (sans consulter ses notes et en donnant la méthode utilisée pour les équilibrer) et présenter les autres sur transparent pour réserver ainsi plus de temps à l'exploitation ultérieure.

Lors des dosages, ne pas se contenter de la relation à l'équivalence, mais écrire la réaction bilan et s'en servir pour définir l'équivalence. Nous signalons que l'équivalence n'est pas le volume pour lequel " les réactifs ont réagi dans les proportions stoechiométriques " (les réactifs réagissent toujours dans les proportions stoechiométriques).

Aspects industriels : Ces aspects ne doivent pas être négligés surtout lorsqu'ils sont spécifiés dans l'intitulé de la leçon. Il est judicieux d'utiliser des transparents pour présenter les schémas de fabrication et de bien réfléchir à tous les paramètres des synthèses qui se justifient par des considérations thermodynamiques et cinétiques auxquelles on peut commencer à sensibiliser les élèves. Rappelons que l'on ne parle pas de " la " coke quand on évoque les hauts-fourneaux.

Vocabulaire : Il est recommandé la plus grande rigueur dans le vocabulaire employé dans les leçons, surtout pour les termes qui constituent le coeur même de la leçon. On peut déplorer des définitions souvent incomplètes voire incorrectes et rappeler les confusions les plus fréquemment rencontrées

- isotope et nucléide

- radical et groupement en chimie organique

- hydrolyse et hydratation

- dissolution et dilution

- composé liquide et composé dissous dans l'eau

- énantiomère et chiral

- savon et détergent

- alcène et composé à double liaison C=C

Nous mettons en garde les candidats qui utilisent des termes non définis et surtout inadaptés au niveau de la classe (orbitale moléculaire... en classe de seconde)

Expériences

Toutes les leçons se prêtent à des illustrations expérimentales. On évitera d'employer le terme il manip ", de signaler que " l'on aurait pu faire l'expérience ", ou de présenter sur transparent des protocoles d'expériences non réalisées.

Il faut décrire l'expérience en cours afin que l'auditoire puisse suivre les phénomènes et analyser les résultats obtenus. On s'attachera à rendre visibles tous les dispositifs mis en oeuvre et notamment à ne pas les masquer derrière un rideau de flacons .

On évitera d'écrire les équations-bilan avant de réaliser l'expérience. C'est l'observation et la mise en évidence des produits formés qui permet de passer à l'écriture formelle du bilan. On tachera également de limiter les silences prolongés pendant la conduite des expériences. Le choix de la verrerie n'est pas toujours pertinent : un effort de réflexion doit être mené pour connaître l'importance de la précision de la prise d'essai.

On veillera à homogénéiser les solutions.

Il est préconisé de travailler sur les courbes tracées pendant la préparation de la leçon. Lorsqu'un écart est observé entre cette courbe et les points expérimentaux obtenus pendant la leçon, on en analysera les causes : incertitudes expérimentales, évolution de la solution étudiée (volatilité, oxydabilité ... )

Le jury sanctionne sévèrement la malhonnêteté des candidats qui présentent des courbes extraites d'un document comme s'ils les avaient obtenues expérimentalement.

Réactifs et sécurité

Il convient de bien connaître la nature des réactifs utilisés (" l'éther de pétrole " n'est pas un etheroxyde ... ) et la façon dont ceux-ci sont préparés.

Quelques candidats n'utilisent pas les gants et les lunettes à bon escient; les candidats aux prochaines sessions du concours se référeront avec profit aux recommandations énoncées dans le rapport du jury de la session 1994.

Utilisation de l'ordinateur

Peu de leçons sont illustrées à l'aide d'un ordinateur. Il existe des logiciels de simulation qui permettent de confronter avec profit théorie et expérience et d'analyser les courbes obtenues. Des tableurs permettent de tracer et d'exploiter des courbes. Il convient cependant de mettre en garde les candidats sur le fait que l'emploi de ces outils ne peut s'improviser le jour de l'épreuve et qu'il nécessite un entraînement au cours de l'année de préparation.

L'entretien avec le jury.

Les questions posées portent sur la leçon. Elles ne remettent jamais en cause les choix pédagogiques des candidats dès lors qu'ils ont été bien précisés et logiquement suivis. Elles ont généralement pour but de faire préciser certaines notions mal explicitées dans la leçon (définitions, lois ... ) et de savoir si le candidat connaît d'autres applications qui auraient pu entrer dans la présentation. Elles peuvent aussi porter sur le principe des expériences présentées : choix d'un dosage, nature des solutions utilisées, rôle des différents paramètres, analyse critique des résultats obtenus, mise en évidence des produits... Elles permettent au candidat de corriger quelques erreurs ou omissions, et de montrer que ses connaissances dépassent le niveau de la classe correspondant à la leçon.

Le jury attend des réponses claires et précises et apprécie la mise en oeuvre de raisonnements scientifiques pour y parvenir.

Remarques particulières sur certaines leçons

LC 3 : Il est inutile de multiplier les expériences concernant toutes les familles de la classification périodique si on manque de temps ensuite pour les interpréter. Dans le cas des halogènes, on pourra présenter des réactions d'oxydoréduction simples.

LC 4, 5 et 6 Ayant défini correctement le concept d'élément, on n'omettra pas de décrire la composition du noyau et de parler d'isotopes. Rappelons que AX n'est pas le "symbole" ou "l'écriture" d'un élément.

LC 9, 10 et Il : Ces leçons, s'adressant à des élèves de 2nde de l'option T.S.P, sont souvent écourtées et traitées à un niveau trop élémentaire. Les propriétés chimiques de ces corps simples se résument dans beaucoup d'exposés à un catalogue de réactions duquel la propriété essentielle (oxydant ou réducteur ... ) n'est pas dégagée. Il est indiqué dans le programme officiel que, si le niveau de la classe le permet, on peut utiliser (ou introduire) le concept de nombre d'oxydation. Outre cet apport nouveau par rapport au tronc commun, l'aspect industriel doit être développé dans cette option qui forme de futurs techniciens de l'industrie chimique.

LC 12 et 13 : L'étude quantitative est indispensable. Elle sera illustrée à l'aide de demi-piles dont il convient de bien décrire l'association, le fonctionnement, la mesure effectuée et son utilisation pour réaliser une classification.

LC 14 : Lors des expériences d'oxydoréduction par voie sèche, on ne doit pas se contenter d'affirmer "on voit des fumées blanches correspondant à des cristaux de NACI, MgO..." sans mettre en évidence les "ions" formés. Les notions d'électronégativité et de polarisation d'une liaison doivent être correctement explicitées.

Les nombres d'oxydation doivent pouvoir être calculés à partir des structures de Lewis et des électronégativités, et pas seulement en postulant que le nombre d'oxydation de l'oxygène est -II et celui de l'hydrogène +I (en général).

Il conviendra de traiter des exemples industriels par voie sèche (sidérurgie, aluminothermie... plutôt que des réactions en solution aqueuse.

LC 15 : Le mot surtension doit être employé à bon escient. On essaiera de bien comparer les avantages et inconvénients des piles (salines / alcalines) et des accumulateurs (plomb, nickelcadmium).

LC 17 : Beaucoup trop de candidats confondent Qr, chaleur de réaction, et Q, chaleur échangée avec l'extérieur par un système réel siège d'une réaction chimique. On devra pour cela bien réfléchir à la signification des unités de ces deux grandeurs.

Il convient de bien faire la différence entre le système réel et le système de référence donné par l'équation-bilan.

Lors des expériences de calorimétrie présentées pour déterminer les chaleurs de réaction, la mise en équation de l'aspect thermodynamique du problème est souvent très mal faite. Pour éviter des erreurs de signe, on peut utiliser Qéchangée avec l'extérieur au lieu de Qreçue ou Qfournie entre l'état initial et l'état final de cette transformation adiabatique.

LC 18 et 19 : Pour ces leçons, il faut bien noter que les mises en solution de composés ioniques ou moléculaires s'accompagnent d'interactions solvant-soluté multiples qui peuvent aller jusqu'à de véritables réactions chimiques. Il faut définir le terme de dissolution et éviter de le confondre avec le mot dissociation. De même, il ne faut pas confondre la notion de solubilité d'un solide et le produit de solubilité.

Pour les espèces moléculaires, il serait judicieux de commencer par celles ne réagissant pas avec l'eau puis, pour les autres, de bien distinguer les deux phénomènes : dissolution et réaction avec le solvant

(exemple C02 (g) <=> C02 (aq) puis CO2(aq) +H20<=>HCO3-+H30+)

Les interactions entre un soluté et un solvant ne s'effectuent pas nécessairement par desliaisons hydrogène.

LC 20 et 21 : Il ne faut pas passer trop de temps à décrire de façon générale les problèmes liés à la pollution. Cet aspect, important certes, doit être analysé d'un point de vue chimique et peut être l'occasion de revoir des concepts développés dans cette classe.

LC 26 et 28 : Il est préférable de présenter des dosages dont la réaction principale est effectivement soit une précipitation (LC 26), soit une complexation (LC 28).

LC 27 : Lors de la présentation de la spectrophotométrie, trop de propriétés sont seulement postulées alors que des expériences simples permettraient de les vérifier (notion de couleur complémentaire, loi de Beer-Lambert ... ).

Beaucoup de candidats méconnaissent les raisons de la limite supérieure de mesure d'absorbance et des choix du maximum d'absorption pour utiliser la loi de Beer-Lambert dans un dosage.

LC 29 : Il n'est pas évident de "voir" qu'il y a formation d'un complexe (incolore) quand on verse de l'ammoniaque en excès dans une solution de nitrate d'argent. Il convient de constater que l'ion Ag+ a bien été transformé et qu'il est masqué dans le complexe.

Une étude expérimentale qualitative des stabilités comparées des complexes permettra de justifier le protocole expérimental du dosage complexométrique.

LC 35 : La notion de couple acide-base est souvent mal introduite. On évitera la notation A / B au profit de AH / A- ou BH+ / B.

La constante d'acidité est la première constante d'équilibre introduite en Terminale S; il convient donc de l'illustrer expérimentalement sur un exemple puis de la généraliser et non l'inverse.

Les candidats doivent savoir retrouver les valeurs des pKa des couples de l'eau. Le rôle nivelant du solvant doit être abordé.

LC 38 : Beaucoup de candidats ignorent encore que l'on peut préparer des solutions tampon de pH différent du pKa du couple acide-base utilisé. Il faut bien réfléchir aux paramètres qui font qu'une solution tampon est appropriée à l'usage que l'on souhaite en faire.

LC 39 : Le choix de la réaction d'oxydation de l'acide oxalique par le permanganate n'est pas judicieux dans la mesure où cette réaction, autocatalytique, a une cinétique particulière. Il peut être intéressant d'effectuer un suivi spectrophotométrique de la réaction d'oxydation des iodures par l'eau oxygénée, à condition de ne pas passer trop de temps à décrire la technique de spectrophotométrie (ce qui serait hors sujet).

LC 41 : L'exemple des acides maléique et fumarique est souvent choisi ; il convient alors de justifier les différences de valeurs des constantes physicochimiques (pKa, point de fusion, solubilité ... ) évoquées.

LC 42 Il ne faut pas "empiéter" sur la leçon "Conformation et configuration"

LC 43 Cette leçon est malheureusement trop souvent considérée comme un montage. On y attend des considérations sur les réactivités comparées des différents composés. La chromatographie sur couche mince (CCM) peut être utilisée pour caractériser certains produits de synthèse (éthanoate de benzyle ... ).

LC 44 : L'estérification ne doit pas être seulement illustrée par les résultats de M. Berthelot. Il faut réaliser au moins une synthèse d'ester,

LC 46 : Les monoacides étant étudiés dans le tronc commun, il faut dans l'enseignement de spécialité aller jusqu'à l'analyse de mélanges d'acides et l'étude de polyacides. L'utilisation de logiciels de simulation est alors vivement recommandée.

Conclusion

Le jury a assisté à d'excellentes leçons cette année mais aussi à des prestations plus inquiétantes. Il rappelle que cette épreuve ne s'improvise pas pendant les quatre heures de préparation et qu'il faut y accorder suffisamment de temps lors de la préparation au concours. En ce qui concerne l'aspect théorique, la lecture, enrichissante, des manuels du secondaire doit être complétée par des ouvrages de niveau supérieur car on ne peut enseigner sans un certain recul et une bonne maîtrise des notions à présenter.

Les candidats ne font pas toujours preuve d'une grande culture, surtout dans le domaine des applications industrielles. Ce dernier ne doit pas être négligé, et des ouvrages de chimie industrielle peuvent être consultés pour y remédier.

Pour l'illustration expérimentale, il existe de nombreux recueils de protocoles mais la maîtrise des expériences, fussent-elles faites en tube à essais, ne peut s'acquérir que par de l'entraînement et une réflexion approfondie sur tous les paramètres mis en oeuvre.